【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边坡位移监测，特别是涉及一种利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置及监测装置。
技术介绍
1、山体滑坡对人类生命和基础设施构成严重威胁。边坡失稳的实时监测和预警对于防灾减灾成为一个关键而紧迫的问题。滑坡是最具破坏性的地质灾害之一，每年造成巨大的人员伤亡和财产损失。边坡稳定性评价和边坡失稳实时监测具有十分重要的意义。全球范围内，特别是山地地形。根据监测位置的不同，滑坡监测可分为地表监测和内部监测。土-基岩层间滑动是发生大规模滑坡灾害的重要内因。了解界面的稳定状态和滑动机制是很有必要的。因此，界面实时监测和滑坡预警对于防灾、减灾和救灾至关重要。近年来，随着岩土工程的发展，人们探索了各种滑坡监测技术和仪器，特别是边坡内部监测。目前，微重力法被广泛用于探测大空洞，如岩溶空洞，但高昂的预算限制了其在广大地区的使用。最近的发展利用了地球物理调查，如地震分析和电磁法，这些方法都是高度手动和低分辨率的。全球导航卫星系统可以实现大规模的地面变形测量，但它们不允许获取地下变形。尽管上述技术已成功应用于调查与边坡形成相关的地质过程，但仍然缺乏能够提供大规模连续现场监测数据记录的高灵敏度技术。光纤光栅传感器可能会解决这一不足。因此，如何利用光纤光栅传感器来检测并预测边坡失稳作为一个难点亟待解决。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置及监测装置，以解决上述现有技术存在的问题，设计并应用光纤光栅应变传感技术进行沉降监测，为实际工程中的沉降监测提供
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，包括：
4、模型箱，用于容纳土体并在其内形成边坡模型；
5、气袋，嵌入于所述边坡模型内；
6、抽气泵，与所述气袋连通并能够将所述气袋内的气体抽出；
7、检测模块，用于检测并记录所述边坡模型的沉降过程；
8、光纤光栅应变传感模块，嵌入所述边坡模型内；
9、解调模块和分析模块，所述解调模块与所述应变传感模块连接，所述分析模块和所述解调模块连接，所述分析模块基于所述解调模块来获取沉降过程中的应变信息；以及
10、控制系统，所述控制系统根据所述光纤光栅应变传感模块所检测到的应变信息采用人工神经网络模型来预测边坡沉降过程。
11、优选的，所述检测模块包括相机，所述模型箱的底板呈透明装，所述相机透过所述底板拍摄所述边坡模型的图像并传输至控制系统，所述控制系统根据图像利用粒子图像测速技术来获得所述边坡模型沉降过程。
12、优选的，所述应变传感模块包括由多个光纤光栅应变传感器串联形成的传感索，所述传感索盘曲或往复曲折地设置于所述边坡模型内的一个水平面上。
13、优选的，所述传感索上穿设有若干个锚板，所述锚板的宽度大于传感索。
14、优选的，所述应变传感模块包括多条传感索，多条所述传感索分别设置于不同的水平面上。
15、优选的，所述模型箱侧壁到气袋边界的距离大于气袋宽度，从而消除边界效应。
16、优选的，所述控制系统能够利用沉降过程中的应变信息数据以及所述边坡模型沉降数据来训练人工神经网络模型。
17、优选的，所述应变信息数据和所述沉降数据分为训练集和验证集；所述训练集用于训练所述人工神经网络模型，所述验证集对所述人工神经网络模型进行测试。
18、优选的，所述人工神经网络模型预测的沉降数据与粒子图像测速仪得到的实际沉降数据进行比较，使用均方根误差作为比较指标。
19、本专利技术还提供了一种利用应变传感神经进行边坡位移监测装置，包括光纤光栅应变传感模块以及控制系统，所述光纤光栅应变传感模块埋设于待监测边坡内，所述控制系统与所述光纤光栅应变传感模块通信连接，所述控制系统将所述光纤光栅应变传感模块采集到的应边信息数据输入训练过的人工神经网络模型中，获得边坡沉降信息。
20、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
21、本专利技术提供的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置利用试验来模拟边坡坍塌过程，并采集应变信息以及真实的沉降信息，以验证利用光纤光栅应变传感神经进行边坡位移监测的可行性。因此，本专利技术设计并应用光纤光栅应变传感技术进行沉降监测，为实际工程中的沉降监测提供了新的思路和方法。
22、本专利技术通过光纤光栅应变传感器实现实时变形监测，利用人工神经网络模型预测边坡沉降或位移，提高了精度和灵敏度。
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1.一种利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述检测模块包括相机，所述模型箱的底板呈透明装，所述相机透过所述底板拍摄所述边坡模型的图像并传输至控制系统，所述控制系统根据图像利用粒子图像测速技术来获得所述边坡模型沉降过程。
3.根据权利要求1所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述应变传感模块包括由多个光纤光栅应变传感器串联形成的传感索，所述传感索盘曲或往复曲折地设置于所述边坡模型内的一个水平面上。
4.根据权利要求3所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述传感索上穿设有若干个锚板，所述锚板的宽度大于传感索。
5.根据权利要求3所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述应变传感模块包括多条传感索，多条所述传感索分别设置于不同的水平面上。
6.根据权利要求1所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述模型箱侧壁到气袋边界的距离大于气袋
7.根据权利要求1所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述控制系统能够利用沉降过程中的应变信息数据以及所述边坡模型沉降数据来训练人工神经网络模型。
8.根据权利要求7所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述应变信息数据和所述沉降数据分为训练集和验证集；所述训练集用于训练所述人工神经网络模型，所述验证集对所述人工神经网络模型进行测试。
9.根据权利要求8所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述人工神经网络模型预测的沉降数据与粒子图像测速仪得到的实际沉降数据进行比较，使用均方根误差作为比较指标。
10.一种利用应变传感神经进行边坡位移监测装置，其特征在于：包括光纤光栅应变传感模块以及控制系统，所述光纤光栅应变传感模块埋设于待监测边坡内，所述控制系统与所述光纤光栅应变传感模块通信连接，所述控制系统将所述光纤光栅应变传感模块采集到的应边信息数据输入训练过的人工神经网络模型中，获得边坡沉降信息。
...【技术特征摘要】
1.一种利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述检测模块包括相机，所述模型箱的底板呈透明装，所述相机透过所述底板拍摄所述边坡模型的图像并传输至控制系统，所述控制系统根据图像利用粒子图像测速技术来获得所述边坡模型沉降过程。
3.根据权利要求1所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述应变传感模块包括由多个光纤光栅应变传感器串联形成的传感索，所述传感索盘曲或往复曲折地设置于所述边坡模型内的一个水平面上。
4.根据权利要求3所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述传感索上穿设有若干个锚板，所述锚板的宽度大于传感索。
5.根据权利要求3所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述应变传感模块包括多条传感索，多条所述传感索分别设置于不同的水平面上。
6.根据权利要求1所述的利用应变传感神经进行边坡位移监测模拟装置，其特征在于：所述模型箱侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，孙丹丹，陈鹏，赵泽家，于跃江，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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